ERC Starting Grant für Claire Donnelly
Claire Donnelly hat einen Starting Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) erhalten. Sie ist die Leiterin der Lise-Meitner-Gruppe Spin3D am MPI CPfS und wird das Stipendium nutzen, um die Auswirkungen der Dreidimensionalität auf Quanten-Nanomaterialien zu untersuchen.
Quantenmaterialien bilden eine Klasse von Materialien, die aufgrund der ihnen zugrundeliegenden Quantenwechselwirkungen außergewöhnliche Eigenschaften aufweisen, die von einfachen magnetischen Verhalten bis hin zu Supraleitung und darüber hinaus reichen. Sie beherbergen nicht nur aufregende physikalische Phänomene, sondern sind auch für die Gesellschaft von großer Bedeutung: Sie spielen bereits eine Schlüsselrolle bei der Energieerzeugung, in der Datenverarbeitung und in der Medizin und bieten spannende Perspektiven für zukünftige Technologien.
Der Schlüssel zur Zukunft der Quantenmaterialien liegt in unserer Fähigkeit, ihre Eigenschaften einzustellen - und zu gestalten. Viele Fortschritte auf diesem Gebiet wurden schon durch die sorgfältige Anpassung der Kristallstruktur und -zusammensetzung sowie durch die Anwendung von mechanischen Belastungen (Dehnung, Stauchung oder Druck) erzielt, die nicht nur zu neuen physikalischen Erkenntnissen, sondern auch zu Möglichkeiten für technologische Anwendungen geführt haben.
Im Rahmen ihres ERC Starting Grants 3DNanoQuant werden Claire Donnelly und die Mitarbeiter ihrer Gruppe einen neuen Weg zur Kontrolle der Funktionalität von Quantenmaterialien beschreiten: die Erweiterung auf dreidimensionale Nanogeometrien.
Es gibt zwei Schlüsselaspekte des Konzepts: die Nanoskala und die Dreidimensionalität. Die Nanoskala ist eine äußerst relevante Längenskala für viele Quantensysteme - sei es die Austauschlänge von Magneten, die Kohärenzlänge oder die Eindringtiefe in Supraleitern. Über die Nanoskala können daher die Eigenschaften von nanomäßig gemusterten Materialien lokal verändert (oder gestaltet!) werden, und zwar sogar über das hinaus, was in (Volumen-) Festkörpern möglich ist. Indem diese Nanogeometrien in die dritte Dimension gebracht werden, wird es möglich sein, lokale Anisotropien, Chiralität und sogar Topologien durch das Design von gekrümmten Systemen einzustellen.
Um diesen Übergang zu 3D zu ermöglichen, werden Claire und ihre Spin3D-Gruppe einen neuen Werkzeugkasten für 3D-Quantennanomaterialien entwickeln, die sowohl die Nanofabrikation funktioneller 3D-Bauteile als auch neue Möglichkeiten zur Charakterisierung ihrer dreidimensionalen Eigenschaften umfasst. Im Rahmen dieses Projekts wird sie diese Toolbox auf eine Auswahl von Quantenmaterialien anwenden: Magnete, Antiferromagnete und Supraleiter, um neue physikalische Phänomene zu erforschen und den Weg für die nächste Generation von technologischen Bauteilen zu ebnen.
Während ihrer Promotion an der ETH Zürich entwickelte Claire Donnelly die Röntgenmagnettomographie, die die Visualisierung dreidimensionaler magnetischer Strukturen ermöglicht. Ihre Promotionsarbeit mit dem Titel „Über dreidimensionale magnetische Systeme“ (2017) wurde mit einer Reihe von Preisen ausgezeichnet. Danach wechselte sie als Leverhulme Early Career Research Fellow an die University of Cambridge und das Cavendish Laboratory, wo sie mit dem L'Oreal For Women In Science Fellowship und dem European Magnetism Association Young Scientist Award ausgezeichnet wurde. Seit September 2021 ist sie Lise-Meitner-Gruppenleiterin von Spin3D am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden, Deutschland, und erhielt kürzlich den IEEE Magnetics Society Early Career Award.
ERC Starting Grants
ERC Starting Grants unterstützen vielversprechende Forscher am Beginn ihrer unabhängigen Karriere. Die Forscher erhalten rund 1,5 Millionen Euro, um ihre Gruppe fünf Jahre lang zu unterstützen. Im Rahmen der Ausschreibung 2023 wurden 400 Starting Grants in allen Disziplinen vergeben, davon 20 Grants an Forscher der Max-Planck-Gesellschaft. Die Stipendien sind Teil des EU-Programms für Forschung und Innovation, Horizont 2020.
